钨（W）台阶覆盖填充能力的研究

文/李飞

本文根据钨（W）的相关特性，

对其与工艺的影响和关系进行了

研究，通过实验并分析证实了钨

（W）在接触孔或通孔的填充能力

与相关工艺条件存在着一定的相

关性。

摘 要

则在后段工艺中扮演着重要的作用。

早期的金属铝线都是单一的做在同一平

面上的，而随着集成电路技术的不断发展集成

度的不断提高，已经从单层金属铝连线发展成

了多层金属铝连线，而由于金属铝线采用的是

物理气相沉积（PVD）方法制备的，台阶覆盖

填充能力有限，所以不能直接采用金属铝线来

连接各层，而作为化学气相沉积（CVD）制备

出来的钨（W）具有抗电迁移性能佳，阻值低，

接触电阻小，台阶覆盖填充能力强等特点，正

好弥补了金属铝线台阶覆盖填充能力不足这一

缺点。所以通常采用钨（W）来填充接触孔使

得金属铝连线连接到源漏极，并填充通孔使得

相邻各层铝线间相互连接。

钨（W）的制备分为两步：第一步（NUC）

先采用六氟化钨（WF6）与甲烷（SIH4）反应

先形成一个平整细小颗粒的成核层，这一层的

淀积速率比较慢，并可以防止WF6 通过阻挡

层与金属钛（Ti）和衬底硅（Si）反应；第二

步（DEP）再采用六氟化钨（WF6）与氢气（H2）

进行反应而这一步是主要的淀积层，淀积率很

高。

钨（W）作为各层金属铝连线之间的连接

层其台阶覆盖填充能力相当的重要，而其台阶

覆盖填充能力受工艺参数的影响相当的大，所

以对这方面的研究是至关重要的。

2 实验方案

（1） 分别设第一步（NUC）的甲烷

（SIH4）与六氟化钨（WF6）气体流量的比率

为10/30sccm（1：3）、15/30sccm（1：2）、

30/30sccm（1：1），第一步（NUC）的淀积

时间为9s、12s、15s, 第二步（BULK DEP）

的六氟化钨（WF6） 气体流量为100sccm、

120sccm、140sccm, 并将这三项和9 组数据看

作独立因子进行正交实验，淀积出13 片晶圆

片。

（2）利用光学仪器分别对这些晶圆片的

钨（W）表面填充形状进行比较分析和研究

（3）利用切片仪器(TEM) 分别对这些晶

圆片的钨（W）在通孔里的填充过程中的剖面

进行分析研究比较钨（W）的填充能力的差异

3 实验结果与分析

图1 是上述三个因子与晶圆片中心和边

以位于第二那奎斯特频带，该器件具有良好

的动态性能，其窄带SFDR 优于70dBc，宽带

SFDR 优于50dBc，器件通过8 线串口配置方

式快速灵活地对内部寄存器进行读写。

4 实验结果

为了验证多通道一体化数字收发电路的

功能及性能，实验时采用DDS 输出波形至

ADC 进行闭环测试验证，主要验证DDS 信号

产生、数字接收解调和数字波束合成等功能。

首先通过DDS 产生8 路15MHz 带宽、

100us 的线性调频信号，将其中一个DDS 芯

片输出的信号延时0.1us，每路随意设置一个

初相值。8 路线性调频信号输入到数字接收机

进行模数变换和数字解调，对解调后的基带数

字信号进行开窗采样，并直接对采样到的8 路

信号在FPGA 中进行DBF 合成，加权系数全

是零相位时的值，实际合成信号频谱如图4 所

示，从图4 可以看出，信号时延不同时，合成

波形在某些频点幅度降低，信号没有同相合成。

在此基础上，调整接收通道的延时，使

其与DDS 输出的波形延时抵消，并补偿相位

后进行8 路信号的合成，测试结果如图5 所示，

从图5 可以看出，时延和相位补偿后，合成后

的频谱很平坦。

通过测试和实验验证，表面多通道一体化

数字收发电路功能和性能指标满足设计要求，

目前该电路已经大批量应用到某数字阵列雷达

系统中。

5 结束语

本文提出了一种多通道一体化数字收发

电路的设计方法和实现方法，即利用软件无线

的体系架构对数字收发电路进行集成化和软件

化设计。该电路采用光纤进行高速数字回波和

波形参数传输，简化了电路设计和系统接口；

采用分数时延技术对收发通道时延进行补偿，

合成的宽带信号具有良好的幅相特性；采用参

数化波形产生技术，可实现雷达波形信号的任

意产生，经测试，多通道一体化数字收发电路

满足数字阵列雷达需求。

参考文献

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作者简介

张卫清（1979-），男，江西省余干县人。硕

士学历。现为中国电子科技集团公司第38 研

究所高级工程师。研究方向为雷达收发系统及

雷达数字接收机研制工作。

作者单位

中国电子科技集团公司第38 研究所 安徽省

合肥市 230088